數(shù)控銑床主軸部件是影響機床加工精度的主要部件，它的回轉(zhuǎn)精度影響工件的加工精度；它的功率和回轉(zhuǎn)速度影響加工效率；它的自動變速、準停和換刀等影響機床的自動化程度。因此，要求主軸部件應(yīng)具有與本機床工作性能相適應(yīng)的高回轉(zhuǎn)精度、剛度、抗振性、耐磨性和低的溫升。在結(jié)構(gòu)上，必須很好地解決刀具和工件的裝夾、軸承的配置、軸承間隙的調(diào)整和潤滑密封等問題。

主軸應(yīng)根據(jù)數(shù)控銑床的規(guī)格、精度采用不同的主軸軸承。一般中、小規(guī)格數(shù)控銑床的主軸部件多采用成組高精度滾動軸承，重型數(shù)控銑床采用液體靜壓軸承，高精度數(shù)控銑床采用氣體靜壓軸承，轉(zhuǎn)速達20000r/min的主軸采用磁力軸承或氮化硅材料的陶瓷滾珠軸承。


（1）主軸的潤滑。為了保證主軸有良好的潤滑，減少摩擦發(fā)熱，同時又能把主軸組件的熱量帶走，通常采用循環(huán)式潤滑系統(tǒng)。用液壓泵供油強力潤滑，在油箱中使用油溫控制器控制油液溫度?，F(xiàn)在許多數(shù)控銑床的主軸采用高級鋰基潤滑脂封閉方式潤滑，每加一次油脂可以使用710年，簡化了結(jié)構(gòu)，降低了成本，且維護保養(yǎng)簡單，但是需要防止?jié)櫥秃陀椭旌?，通常采用迷宮式密封方式。為了適應(yīng)主軸轉(zhuǎn)速向更高速化發(fā)展的需要，新的潤滑冷卻方式被相繼開發(fā)出來。這些新的潤滑冷卻方式不僅要減少軸承溫升，還要減少軸承內(nèi)外圈的溫差，以保證主軸熱變形小。


1）油氣潤滑方式。這種潤滑方式近似于油霧潤滑方式，所不同的是，油氣潤滑是定時、定量地把油霧送進軸承空隙中，這樣既實現(xiàn)了油霧潤滑，又不至于使油霧太多而污染周圍空氣；油霧潤滑則是連續(xù)供給油霧。

2）噴注潤滑方式。它是用較大流量的恒溫油（每個軸承34L/min）噴注到主軸軸承，以達到潤滑冷卻的目的。需要特別指出的是，較大流量的油不是自然回流，而是用排油泵強制排油，同時，采用專用高精度大容量恒溫油箱，油溫變動控制在±0.5℃。


（2）防泄漏措施。在密封件中，被密封的介質(zhì)往往是以穿漏、滲透或擴散的形式越界泄漏到密封連接處。造成泄漏的基本原因是流體從密封面上的間隙中溢出，或是由于密封部件內(nèi)外兩側(cè)密封介質(zhì)的壓力差或濃度差，致使流體向壓力或濃度低的一側(cè)流動。

主軸前支承的密封結(jié)構(gòu)所示為臥式加工中心主軸前支承的密封結(jié)構(gòu)，采用的是雙層小間隙密封裝置。主軸前端車削岀兩組鋸齒形護油槽，在法蘭盤4和5上開溝槽及泄油孔，當噴入軸承2內(nèi)的油液流出后被法蘭盤4內(nèi)壁擋住，經(jīng)過其下部的泄油孔9和套筒3上的回油斜孔8流回油箱，少量油液沿著主軸6流出時，主軸護油槽在離心力的作用下被甩至法蘭盤4的溝槽內(nèi)，經(jīng)過回油斜孔8重新流回油箱，達到了防止?jié)櫥橘|(zhì)泄漏的目的。


當外部切削液、切屑及灰塵等沿主軸6與法蘭盤5之間的間隙進入時，可經(jīng)法蘭盤5的溝槽由泄油孔7排出。少量的切削液、切屑及灰塵進入前鋸齒溝槽，在主軸6高速旋轉(zhuǎn)的離心力的作用下仍被甩至法蘭盤5的溝槽內(nèi)，由泄油孔7排出，達到了主軸端部密封的目的。

要使間隙密封結(jié)構(gòu)能在一定的壓力和溫度范闈內(nèi)具有良好的密封防泄漏性能，必須保證法蘭盤4和5與主軸及軸承端面的配合間隙符合如下條件。


1）法蘭盤4與主軸6的配合間隙應(yīng)控制在0.10.2mm（單邊）。如果間隙偏大，則泄漏量將按照間隙的3次方擴大；若間隙過小，由于加工及安裝的誤差，容易與主軸局部接觸使主軸局部升溫并產(chǎn)生噪聲。

2）法蘭盤4內(nèi)端與軸承端面的間隙應(yīng)控制在0.150.3mm。小間隙可使液壓油直接被擋住并沿法蘭盤4內(nèi)端面下部的泄油孔9經(jīng)回油斜孔8流回油箱。

3）法蘭盤5與主軸的配合間隙應(yīng)控制在0.150.25mm（單邊）。間隙太大，進入主軸6內(nèi)的切削液及雜物會顯著增多；間隙太小，則容易與主軸接觸。法蘭盤5溝梢深度應(yīng)大于10mm（單邊）；泄油孔7的直徑應(yīng)大于6mm，并位于主軸下端靠近溝槽內(nèi)壁處。


4）法蘭盤4的溝槽深度應(yīng)大于12mm（單邊），主軸上的鋸齒尖而深，一般為57mm，以確保具有足夠的甩油空間。法蘭盤4處的主軸鋸齒向后傾斜，法蘭盤5處的主軸鋸齒向前傾斜。

5）法蘭盤4上的溝槽與主軸6上的護油槽對齊，以保證被主軸甩至法蘭盤溝槽內(nèi)腔的油液能可靠地流回油箱。

6）套筒前端的回油斜孔8及法蘭盤4泄油孔9的流量為進油孔1的23倍，以保證液壓油能順利地流回油箱。


主軸的密封形式分為接觸式密封和非接觸式密封，非接觸式密封圖是幾種非接觸密封的形式。圖a所示是利用軸承蓋與軸的間隙密封，軸承蓋的孔內(nèi)開槽是為了提高密封效果，這種密封用在工作環(huán)境比較清潔的油脂潤滑處；圖b所示是在螺母的外圓上開鋸齒形環(huán)槽實現(xiàn)密封，當油向外流時，靠主軸轉(zhuǎn)動的離心力把油沿斜面甩到端蓋1的空腔內(nèi)，油液流回箱內(nèi)；圖c所示是迷宮式密封結(jié)構(gòu)，其在切屑多、灰塵大的工作環(huán)境中可獲得可靠的密封效果，這種結(jié)構(gòu)適用于油脂或油液潤滑的密封。非接觸式的油液密封時，為了防漏，重要的是保證回油能盡快排掉，要保證回油孔的暢通。

接觸式密封主要有油氈圈和耐油橡膠密封圈密封兩種方式。


（3）刀具夾緊裝置的清潔在自動換刀機床的刀具自動夾緊裝置中，刀桿常采用7:24的大錐度錐柄，這既利于定心，也為松刀帶來方便。立式加工中心主軸部件所示，用碟形彈簧通過拉桿及夾頭拉住刀柄的尾部，使刀具錐柄和主軸錐孔緊密配合，夾緊力可達10000N以上。松刀時，通過液壓缸活塞推動拉桿來壓縮碟形彈簧，使夾頭張開，夾頭與刀柄上的拉釘脫離，刀具即可拔出，進行新、舊刀具的交換。新刀裝入后，液壓缸活塞后移，新刀具又被碟形彈簧拉緊。在活塞推動拉桿松開刀柄的過程中，壓縮空氣由噴氣頭經(jīng)過活塞中心孔和拉桿中的孔吹出，將錐孔清理干凈，防止因主軸錐孔中掉入切屑和灰塵，而把主軸錐孔表面和刀扦的錐柄劃傷，同時可保證刀具的正確位置。因此，主軸錐孔的清潔十分重要。


（4）主軸滾動軸承的預緊。所謂軸承預緊，就是使軸承滾道預先承受一定的載荷，這樣不僅能消除間隙，而且能使?jié)L動體與滾道之間發(fā)生一定的變形，從而使接觸面積增大，軸承受力時的變形減少，抵抗變形的能力提高。因此，對主軸滾動軸承進行預緊和合理選擇預緊量，可以提高主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度、剛度和抗振性。裝配機床主軸部件時要對軸承進行預緊，使用一段時間以后，間隙或過盈有了變化，應(yīng)重新調(diào)整，所以要求預緊結(jié)構(gòu)便于調(diào)整。滾動軸承間隙的調(diào)整或預緊，通常是通過使軸承內(nèi)外圈產(chǎn)生相對軸向移動來實現(xiàn)的。常用的方法有以下幾種。


1）軸承內(nèi)圈移動，這種方法適用于錐孔雙列圓柱滾子軸承。用螺母通過套筒推動內(nèi)圈在錐形軸頸上做軸向移動，使內(nèi)圈變形脹大，在滾道上產(chǎn)生過盈，從而達到預緊的目的。

圖a所示的結(jié)構(gòu)簡單，但預緊量不易控制，常用于輕載機床主軸部件。圖b所示的結(jié)構(gòu)用右端螺母限制內(nèi)圈的移動量，易于控制預緊量。圖c所示在主軸凸緣上均布數(shù)個螺釘以調(diào)整內(nèi)圈的移動量，調(diào)整方便，但是用幾個螺釘調(diào)整易使墊圈歪斜。圖d所示的結(jié)構(gòu)將緊靠軸承右端的墊圈做成兩個半環(huán)，可以從徑向取出，修磨其厚度可控制預緊量的大小，調(diào)整精度較高，調(diào)整螺母一般采用細牙螺紋，便于微量調(diào)整，而且在調(diào)好后要能鎖緊防松。


2）修磨座圈或隔套如圖a所示，軸承外圈寬邊相對（背靠背）安裝，這時修磨軸承內(nèi)圈的內(nèi)側(cè)；圖b所示為外圈窄邊相對（面對面）安裝，這時修磨軸承外圈的窄邊。安裝時應(yīng)按圖示的相對關(guān)系裝配，并用螺母或法蘭盤蓋將兩個軸承軸向壓攏，使兩個修磨過的端面貼緊，這樣在兩個軸承的滾道之間產(chǎn)生預緊。另一種方法是將兩個厚度不同的隔套放在兩軸承內(nèi)外圈之間，同樣將兩個軸承軸向相對壓緊，使?jié)L道之間產(chǎn)生預緊力。